JP5634694B2

JP5634694B2 - 電圧検出装置

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Publication number: JP5634694B2
Application number: JP2009218962A
Authority: JP
Inventors: 泰道大貫
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: JP2011069639A

Description

本発明は、組電池の電池モジュールの電圧を個々に検出する電圧検出装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車などの車両は、多数の電池モジュールが直列に接続された組電池によってモータに電力供給されるように構成されている。この電力供給のとき、複数のセルの直列回路である電池モジュールの電圧が常時監視されている。
組電池の電池モジュールの電圧を検出する方法として、バッテリセルが複数接続された電池モジュールに対応する電圧検出端子により電圧を監視する回路を集積回路にする方法が知られている。

このような集積回路に対して入力される電圧検出信号にノイズ成分が混入している場合、電池モジュールと、集積回路における電圧検出端子との間にローパスフィルタ回路からなるアンチエイリアシングフィルタを挿入しノイズ成分を除去する。このローパスフィルタ回路は、簡易に抵抗（Ｒ）とコンデンサ（Ｃ）で構成できるＲＣフィルタを用いる例が多い。ところが、回路構成によっては、各抵抗と各コンデンサの定数を揃えても各ＲＣフィルタ回路の周波数特性が均一にならないため、演算により補正しているものもある。

アンチエイリアシングフィルタにおける各ＲＣフィルタ回路の周波数特性を均一にするＲＣフィルタ回路の構成例が特許文献１に開示されている。図７は、特許文献１に記載のフィルタ回路において、ＧＮＤ（グランド）に接続される側の抵抗を取り除いた電圧検出装置の一例を示している。これは、各ＲＣフィルタにおいて、直列に接続された分圧抵抗により電池が常時放電してしまうのを防止するため取り除いたものである。図７に示すように、組電池ＶＭ１の電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置１０７は、アンチエイリアシングフィルタＦａ及び集積回路Ｕａから構成される。集積回路Ｕａは組電池ＶＭ１の正極と負極を電源として動作する。

特開２００３−２８２１５８号公報（図３、段落０００３参照）

しかしながら、特許文献１に基づいた図７に示すアンチエイリアシングフィルタＦａでは、組電池ＶＭ１全体を充放電すると、各電池モジュールの抵抗成分によりアンチエイリアシングフィルタＦａにおける各入力端側端子（Ｆｉ０〜Ｆｉ６）の電位が同時に上下する。組電池ＶＭ１の負極を集積回路ＵａのＧＮＤに接続すると、アンチエイリアシングフィルタＦａの各入力端側端子（Ｆｉ０〜Ｆｉ６）の電位変動は、電圧上位の入力側端子ほど大きくなる。

図８は、集積回路の入力端子における電位変動を示す図である。各電池モジュールＶ１〜Ｖ６の電圧が４．０Ｖから３．５Ｖに下降した場合の集積回路Ｕａにおける各入力端子の電位変動を示したものである。電圧が４．０Ｖから３．５Ｖに下降したときは、集積回路Ｕａの電源（ＶＤＤ）に供給される組電池ＶＭ１の電位は２４Ｖから２１Ｖに降下する。一方、集積回路Ｕａにおける最上位の電池モジュールＶ６の電圧検出のための入力端子ＶＣ０の電位は、ローパスフィルタ（ＲＣフィルタ）の作用によりＶＤＤの降下から時間的に遅れて降下する。このため、ＶＤＤ端子よりＶＣＯ端子の方の電位が高くなる状態（逆転電位差）が一時的に生じる。

つまり、電源電圧（ＶＤＤ）よりも高い電圧が最上位入力端子（ＶＣ０）に加わるため、集積回路Ｕａおいて、静電気保護用のダイオードを経由してリーク電流が生じたり、入力段の回路にてラッチアップが生じたりすることにより、検出電圧精度の悪化や回路に損傷を与えるなどの課題が生じる。

周波数特性を均一に保ったまま、電源電圧（ＶＤＤ）と最上位入力端子（ＶＣ０）との逆転電位差を小さくするアンチエイリアシングフィルタとして、図９に示すような構成例が考えられる。図９に示すように、集積回路Ｕｂにおいて、中間電位の入力端子を２本ずつ（例えば、ＶＣ０ＧとＶＣ１）設け、各々を独立したフィルタ回路として構成するものであり、入力端子において各電池モジュールの電圧変動が重畳されないため、最上位入力端子（ＶＣ０）においても電位変動は小さく抑制される。しかしながら、図９に示すようなアンチエイリアシングフィルタＦｂの構成例では、集積回路Ｕｂの電圧検出入力端子の数が２倍弱に増えるためコスト増になるという課題がある。

本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、電圧検出集積回路における電源電圧と最上位の電圧検出入力端子との間で電位が逆転することを防止できる電圧検出装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の電圧検出装置は、少なくとも１つ以上のセルからなる電池モジュールがｍ（ｍは正の整数）個直列に接続された組電池の電圧を検出する電圧検出装置であって、前記電池モジュールの電圧をそれぞれ独立に検出する電圧検出集積回路と、前記組電池における最上位の電池モジュールの正極と最下位の電池モジュールの負極とから引き出されるとともに、前記電池モジュール間の［ｍ−１］個の接続点とから引き出される電圧検出線と、前記電圧検出線に直列に設けられる抵抗と前記電圧検出線間に設けられるコンデンサとからなる低域濾波フィルタ回路と、を備え、前記低域濾波フィルタ回路の入力端と出力端とを接続する前記抵抗が［ｍ−１＋ｎ］個であり、前記電圧検出線を、それぞれ前記低域濾波フィルタ回路を介して前記電圧検出集積回路の入力端子に接続し、前記低域濾波フィルタ回路の各入力端に接続された前記最上位の電池モジュールの正極の電圧検出線、及び、前記最下位の電池モジュールの負極の電圧検出線を除く、前記電池モジュール間の接続点から引き出される電圧検出線のうちｎ本（ｍ＞ｎ、ｎは正の整数）を、前記入力端から前記出力端に向かってそれぞれ２本に分岐し、分岐した電圧検出線を前記電圧検出集積回路の異なる入力端子にそれぞれ接続し、前記組電池における最上位の電池モジュールの正極の電圧検出線、及び、最下位の電池モジュールの負極の電圧検出線を、前記電圧検出集積回路の入力端子に前記抵抗を介さずにそれぞれ接続し、前記組電池における最上位の電池モジュールの正極を、前記電圧検出集積回路のＶＤＤ端子に抵抗を介さずに接続して電源電圧を供給し、前記組電池における最下位の電池モジュールの負極を、前記電圧検出集積回路のＧＮＤ端子に抵抗を介さずに接続し、前記低域濾波フィルタ回路は分割したフィルタ群を構成し、全ての電池モジュールに対して周波数特性を均一にするとともに、前記組電池の電池モジュールの電圧を個々に検出し、前記電圧検出集積回路における電源電圧と前記電圧検出集積回路における前記最上位の電池モジュールの正極の電圧検出線の入力端子との間で電位が逆転するのを防止することを特徴とする。

本発明によれば、最上位の電池モジュールの正極の電圧検出線、及び、最下位の電池モジュールの負極の電圧検出線を電圧検出集積回路の入力端子に抵抗を介さずにそれぞれ接続し、電圧検出線を２本に分岐し、分岐した電圧検出線を、それぞれ低域濾波フィルタ（以下においては、「低域炉波フィルタ」を「低域濾波フィルタ」と読み替えるものとする）を介して電圧検出集積回路の入力端子に接続するので、電源電圧と電圧検出集積回路における最上位の電圧検出入力端子との間で電位が逆転することを防止できる。
また、電池モジュールの数と、分岐する電圧検出線の数とにより、抵抗の数を決定することができる。

また、本発明は、前記低域炉波フィルタ回路[Ｆ１]の周波数特性が、全ての前記電池モジュールに対して均一であることを特徴とする。
本発明によれば、周波数特性が全ての電池モジュールに対して均一であるので、低域炉波フィルタ回路を介した電圧検出集積回路における隣接する入力端子間の電位差は同一になる。

また、本発明は、前記低域炉波フィルタ回路[Ｆ１]の入力端と出力端とを接続する抵抗は、同一の抵抗値であることを特徴とする。
本発明によれば、抵抗値が同一である抵抗を用いることができるので、低コスト化を実現することができる。

また、本発明は、前記低域炉波フィルタ回路[Ｆ１]を構成するコンデンサが、同一のキャパシタンスであること
を特徴とする。
本発明によれば、キャパシタンスが同一であるコンデンサを用いることができるので、低コスト化を実現することができる。
なお、[]内の数字・記号は例示である。

本発明によれば、簡易な構成で、電圧検出集積回路における電源電圧と最上位の電圧検出入力端子との間で電位が逆転することを防止できる電圧検出装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る電圧検出装置の構成図である。第２の実施形態に係る電圧検出装置の構成図である。第３の実施形態に係る電圧検出装置の構成図である。第４の実施形態に係る電圧検出装置の構成図である。第５の実施形態に係る電圧検出装置の構成図である。第６の実施形態に係る電圧検出装置の構成図である。従来の電圧検出装置の構成図である。集積回路の入力端子における電位変動を示す図である。従来の他の電圧検出装置の構成図である。

以下に、本発明の実施形態に係る電圧検出装置について図を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係る電圧検出装置の構成図である。
電圧検出装置１０１は、アンチエイリアシングフィルタ（低域炉波フィルタ回路）Ｆ１と電圧検出集積回路（以下、「集積回路」という）Ｕ１とを備え、組電池ＶＭ１の各電池モジュールＶ１、・・・、Ｖ６の電圧を測定するように構成されている。
組電池ＶＭ１は、直列接続された同一規格の電池モジュールＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖ６を備え、アンチエイリアシングフィルタＦ１は、入力端側端子Ｆｉ０、Ｆｉ１、・・・、Ｆｉ６を介して組電池ＶＭ１の電池モジュールＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖ６に接続される。そして、入力端側端子Ｆｉ３から出力端側端子に向かって、電圧検出線を二つに分岐し、分岐した電圧検出線の出力端側端子をＦｏ３Ａ及びＦｏ３Ｂとする。出力側端子Ｆｏ３Ａ及びＦｏ３Ｂは集積回路Ｕ１の異なる入力端子ＶＣ３Ａ及びＶＣ３Ｂに接続される。他の出力側端子Ｆｏ０、Ｆｏ１、Ｆｏ２、Ｆｏ４、Ｆｏ５、Ｆｏ６は、集積回路Ｕ１のＶＣ０、ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ４、ＶＣ５、ＶＣ６へ接続される。

ここで、最上位電池モジュールＶ１の正極（以下、「最上位端」という）の電圧検出線は、入力端側端子Ｆｉ０及び出力端側端子Ｆｏ０を介して集積回路Ｕ１の入力端子ＶＣ０に抵抗を介さずに接続される。同様に、最下位電池モジュールＶ６の負極（以下、「最下位端」という）の電圧検出線は、入力端側端子Ｆｉ６及び出力端側端子Ｆｏ６を介して集積回路Ｕ１の入力端子ＶＣ６に抵抗を介さずに接続される。

アンチエイリアシングフィルタＦ１は、入力端側端子Ｆｉ３、Ｆｉ２、Ｆｉ１、Ｆｉ０と、これに対応する出力端側端子Ｆｏ３Ａ、Ｆｏ２、Ｆｏ１、Ｆｏ０との間で形成する上位フィルタ群と、入力端側端子Ｆｉ６、Ｆｉ５、Ｆｉ４、Ｆｉ３と、これに対応する出力端側端子Ｆｏ６、Ｆｏ５、Ｆｏ４、Ｆｏ３Ｂとの間で形成する下位フィルタ群とを備える。

アンチエイリアシングフィルタＦ１は、図１に示すように、６個の抵抗器Ｒ０、Ｒ１、・・・、Ｒ５と、６個のコンデンサＣ１、・・・、Ｃ６とを備える。上位フィルタ群における抵抗器Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２は、入力端側端子Ｆｉ１、Ｆｉ２、Ｆｉ３と、出力端側端子Ｆｏ１、Ｆｏ２、Ｆｏ３Ａとの間、下位フィルタ群における抵抗器Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、入力端側端子Ｆｉ３、Ｆｉ４、Ｆｉ５と、出力端側端子Ｆｏ３Ｂ、Ｆｏ４、Ｆｏ５との間に各々接続される。

上位フィルタ群におけるコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の一端は入力端側端子Ｆｉ０と出力端側端子Ｆｏ０との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ１の他端は、抵抗器Ｒ０と出力端側端子Ｆｏ１との接続点に接続され、コンデンサＣ２の他端は、抵抗器Ｒ１と出力端側端子Ｆｏ２との接続点に接続され、コンデンサＣ３の他端は、抵抗器Ｒ２と出力端側端子Ｆｏ３Ａとの接続点に接続される。

下位フィルタ群におけるコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の一端は入力端側端子Ｆｉ６と出力端側端子Ｆｏ６との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ４の他端は、抵抗器Ｒ３と出力端側端子Ｆｏ３Ｂとの接続点に接続され、コンデンサＣ５の他端は、抵抗器Ｒ４と出力端側端子Ｆｏ４との接続点に接続され、コンデンサＣ６の他端は、抵抗器Ｒ５と出力端側端子Ｆｏ５との接続点に接続される。

本実施の形態では、二分した入力端側端子の中間段を入力端側端子Ｆｉ３としているが、これに限定されるものではない。入力端側端子Ｆｉ１からＦｉ５まで任意の入力端側端子で対応が可能である。ただし、電池モジュールが６個からなる組電池では、２分した入力側端子中間段をＦｉ３とすることにより、電池モジュール１個あたりの交流起電力をｖ０としたときにコンデンサの両端の電圧に加わる耐圧を最大でも３ｖ０（例えば、コンデンサＣ３及びＣ４）に抑えることができる。
さらに、電圧検出線を分岐しない従来の集積回路の入力端子の数に比べて、本実施の形態における集積回路Ｕ１の入力端子の数は１つ多いだけであり、コストの上昇は小さい。

ここで、抵抗器Ｒ０〜Ｒ５のインピーダンス（抵抗値）をｒ０とし、コンデンサＣ１〜Ｃ６のキャパシタンスをｃ０とし、そのインピーダンスをＺ＝（１／ｊｗｃ０）とする。各電池モジュールの交流成分は同一電圧ｖ０とする。アンチエイリアシングフィルタＦ１における出力端側端子Ｆｏ０と出力端側端子Ｆｏ１との間の電位差はｖ０・Ｚ０／（Ｚ０＋ｒ０）となる（例えば、特開２００９−１５０８６７号公報参照）。以下、出力端側端子Ｆｏ１と出力端側端子Ｆｏ２との間、出力端側端子Ｆｏ２と出力端側端子Ｆｏ３Ａとの間、出力端側端子Ｆｏ３Ｂと出力端側端子Ｆｏ４との間、出力端側端子Ｆｏ４と出力端側端子Ｆｏ５との間、出力端側端子Ｆｏ５と出力端側端子Ｆｏ６との間のいずれの電位差もｖ０・Ｚ０／（Ｚ０＋ｒ０）となる。よって、抵抗器Ｒ０〜Ｒ５の抵抗値を同一の値にし、コンデンサＣ１〜Ｃ６のキャパシタンスを同一にしたときは、出力側端子間（ＶＣ３ＡとＶＣ３Ｂとの間を除く）の電位差に差異が生じることがないため、図１に示す上位と下位のそれぞれのフィルタ群は、均一な周波数特性を有していることになる。

よって、組電池ＶＭ１の最上位端と最下位端とがそれぞれ集積回路Ｕ１のＶＣ０端子とＶＤＤ端子とに抵抗を介さずに接続されているため、電池電圧が大きく変動しても、ＶＤＤ端子に対しＶＣ０、ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３Ａの各端子電位がＶＤＤ端子電位を上回ることはなく、同様にＶＣ３Ｂ、ＶＣ４、ＶＣ５、ＶＣ６の各端子電位がＧＮＤ端子電位を下回ることはない。
モジュール電池における電圧の変動が極めて大きい場合には、ＶＣ３Ｂ端子がＶＤＤ端子の電位を上回ったり、ＶＣ３Ａ端子がＧＮＤ端子の電位を下回ったりする場合があり得るが、モジュール電池の電圧の変動量に適合させた抵抗とコンデンサの値を設定することで、電位の逆転は抑制できる。

＜第２の実施の形態＞
図２は、第２の実施の形態に係る電圧検出装置の構成図である。
第１の実施の形態と同様な構成又は機能を示す部位については、その説明の重複を省略することもある。後記する第３〜第６の実施の形態でも同様とする。

本実施の形態では、電圧検出装置１０２における集積回路Ｕ２の入力端子を、前記した第１の実施の形態よりさらに１つ追加して、アンチエイリアシングフィルタＦ２を上位、中位、下位の３つのフィルタ群に分割する。図２に示すように、入力端側端子Ｆｉ２から出力端側端子に向かって、電圧検出線を２つに分岐し、分岐した電圧検出線の出力端側端子をＦｏ２Ａ及びＦｏ２Ｂとする。さらに、入力端側端子Ｆｉ４から出力端側端子に向かって、電圧検出線を二つに分岐し、分岐した電圧検出線の出力端側端子をＦｏ４Ａ及びＦｏ４Ｂとする。そして、出力端側端子Ｆｏ２Ａ及びＦｏ２Ｂをそれぞれ集積回路Ｕ４の入力端子ＶＣ２Ａ及びＶＣ２Ｂへ、出力端側端子Ｆｏ４Ａ及びＦｏ４Ｂをそれぞれ集積回路Ｕ２のＶＣ４Ａ及びＶＣ４Ｂに接続する。

入力端側端子Ｆｉ０、Ｆｉ１、Ｆｉ２と、これに対応する出力端側端子Ｆｏ０、Ｆｏ１、Ｆｏ２Ａとの間において形成されるフィルタを上位フィルタ群とする。同様に、入力端側端子Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４と、これに対応する出力端側端子Ｆｏ２Ｂ、Ｆｏ３、Ｆｏ４Ａとの間において形成されるフィルタを中位フィルタ群とし、入力端側端子Ｆｉ４、Ｆｉ５、Ｆｉ６と、これに対応する出力端側端子Ｆｏ４Ｂ、Ｆｏ５、Ｆｏ６との間において形成されるフィルタを下位フィルタ群とする。

本実施の形態におけるアンチエイリアシングフィルタＦ２は、図２に示すように、７個の抵抗器Ｒ０、Ｒ１、・・・、Ｒ６と、６個のコンデンサＣ１、・・・、Ｃ６とを備える。上位フィルタ群における抵抗器Ｒ０、Ｒ１は、入力端側端子Ｆｉ１、Ｆｉ２と、出力端側端子Ｆｏ１、Ｆｏ２Ａとの間にそれぞれ接続される。中位フィルタ群における抵抗器Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、入力端側端子Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４と、出力端側端子Ｆｏ２Ｂ、Ｆｏ３、Ｆｏ４Ａとの間に各々接続される。下位フィルタ群における抵抗器Ｒ５、Ｒ６は、入力端側端子Ｆｉ４、Ｆｉ５と、出力端側端子Ｆｏ４Ｂ、Ｆｏ５との間に各々接続される。

上位フィルタ群におけるコンデンサＣ１、Ｃ２の一端は入力端側端子Ｆｉ０と出力端側端子Ｆｏ０との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ１の他端は、抵抗器Ｒ０と出力端側端子Ｆｏ１との接続点に接続され、コンデンサＣ２の他端は、抵抗器Ｒ１と出力端側端子Ｆｏ２Ａとの接続点に接続される。

中位フィルタ群におけるコンデンサＣ３の一端は抵抗器Ｒ２と出力端側端子Ｆｏ２Ｂとの間で電圧検出線に接続され、他端は抵抗器Ｒ３と、出力端側端子Ｆｏ３との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ４の一端は抵抗器Ｒ３と出力端側端子Ｆｏ４Ａとの間で電圧検出線に接続される。

下位フィルタ群におけるコンデンサＣ５、Ｃ６の一端は入力端側端子Ｆｉ６と出力端側端子Ｆｏ６との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ５の他端は、抵抗器Ｒ５と出力端側端子Ｆｏ４Ｂとの間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ６の他端は、抵抗器Ｒ６と出力端側端子Ｆｏ５との間で電圧検出線に接続される。

中位のフィルタ群の周波数特性について説明する。交流電圧成分Ｖ３＋Ｖ４による電流ｉ３４は、抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ３、Ｃ４と抵抗器Ｒ４とを介して流れる。したがって、抵抗器Ｒ３には、全く電流が流れず、抵抗器３を導線（導体線）に置き換えることができる。よって、出力端側端子Ｆｏ３の電位ＶＦ０３は３ｖ０となる。また、出力端側端子Ｆｏ２Ｂの電位ＶＦ０２Ｂは、３ｖ０＋ｖ０・Ｚ０／（Ｚ０＋ｒ０）となり、出力端側端子Ｆ０４の電位ＶＦ０４Ａは、３Ｖ０−ｖ０・Ｚ０／（Ｚ０＋ｒ０）となる。したがって、出力端側端子Ｆｏ３と出力端側端子Ｆｏ２Ｂとの間の電位差はｖ０・Ｚ０／（Ｚ０＋ｒ０）となり、出力端側端子Ｆｏ３と出力端側端子Ｆｏ４Ａとの間の電位差はｖ０・Ｚ０／（Ｚ０＋ｒ０）となる。

上位フィルタ群及び下位フィルタ群は第１の実施の形態における上位、下位の各フィルタ群と同様の構成になり、隣接する各出力端側端子間（ＶＣ２ＡとＶＣ２Ｂとの間、ＶＣ４ＡとＶＣ４Ｂとの間を除く）の電位差はｖ０・Ｚ０／（Ｚ０＋ｒ０）となる。したがって、出力端側端子間の電位差に差異が生じることがないため、図２に示す上位、中位及び下位のそれぞれのフィルタ群は、均一な周波数特性を有していることになる。

よって、組電池ＶＭ１の最上位端と最下位端とがそれぞれ集積回路Ｕ２のＶＣ０とＶＣ６とに抵抗を介さずに接続されているため、電池電圧が大きく変動しても、ＶＤＤ端子に対しＶＣ０、ＶＣ１、ＶＣ２Ａの各端子電位がＶＤＤ端子電位を上回ることはなく、同様にＶＣ４Ｂ、ＶＣ５、ＶＣ６の各端子電位がＧＮＤ端子電位を下回ることはない。

＜第３の実施の形態＞
図３は、第３の実施の形態に係る電池モジュールの電圧検出装置の構成図である。
電圧検出装置１０３における集積回路Ｕ３の入力端子を、第１の実施の形態より１つ追加して、アンチエイリアシングフィルタＦ３を上位、中位、下位の３つのフィルタ群に分割する。図３に示すように、入力端側端子Ｆｉ１から出力端側端子に向かって、電圧検出線を二つに分岐し、分岐した電圧検出線の出力端側端子をＦｏ１Ａ及びＦｏ１Ｂとする。さらに、入力端側端子Ｆｉ５から出力端側端子に向かって、電圧検出線を二つに分岐し、分岐した電圧検出線の出力端側端子をＦｏ５Ａ及びＦｏ５Ｂとする。そして、出力端側端子Ｆｏ１Ａ及びＦｏ１Ｂをそれぞれ集積回路Ｕ４の入力端子ＶＣ１Ａ及びＶＣ１Ｂへ、出力端側端子Ｆｏ５Ａ及びＦｏ５Ｂをそれぞれ集積回路Ｕ３のＶＣ５Ａ及びＶＣ５Ｂに接続する。

本実施の形態におけるアンチエイリアシングフィルタＦ３は、図３に示すように、７個の抵抗器Ｒ０、Ｒ１、・・・、Ｒ６と、１２個のコンデンサＣ１、Ｃ２（２個）、Ｃ３（３個）、Ｃ４（３個）、Ｃ５（２個）、Ｃ６とを備える。上位フィルタ群における抵抗器Ｒ０は、入力端側端子Ｆｉ１と出力端側端子Ｆｏ１Ａとの間に接続される。中位フィルタ群における抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、入力端側端子Ｆｉ１、Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４、Ｆｉ５と、出力端側端子Ｆｏ１Ｂ、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４、Ｆｏ５Ａとの間にそれぞれ接続される。下位フィルタ群における抵抗器Ｒ６は、入力端側端子Ｆｉ５と、出力端側端子Ｆｏ５Ｂとの間に各々接続される。

上位フィルタ群におけるコンデンサＣ１の一端は入力端側端子Ｆｉ０と出力端側端子Ｆｏ０との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ１の他端は、抵抗器Ｒ０と出力端側端子Ｆｏ１Ａとの間の電圧検出線に接続される。

中位フィルタ群におけるコンデンサＣ２（２個）の一端は抵抗器Ｒ１と出力端側端子Ｆｏ１Ｂとの間で電圧検出線に接続され、他端は抵抗器Ｒ２と、出力端側端子Ｆｏ２との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ３（３個）の一端は抵抗器Ｒ２と出力端側端子Ｆｏ２との間の電圧検出線に接続され、他端は抵抗器Ｒ３と、出力端側端子Ｆｏ３との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ４（３個）の一端は抵抗器Ｒ３と出力端側端子Ｆｏ３との間の電圧検出線に接続され、他端は抵抗器Ｒ４と、出力端側端子Ｆｏ４との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ５（２個）の一端は抵抗器Ｒ４と、出力端側端子Ｆｏ４との間の電圧検出線に接続され、他端は抵抗器Ｒ５と出力端側端子Ｆｏ５Ａとの間で電圧検出線に接続される。

下位フィルタ群におけるコンデンサＣ６の一端は入力端側端子Ｆｉ６と出力端側端子Ｆｏ６との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ６の他端は、抵抗器Ｒ６と出力端側端子Ｆｏ５Ｂとの間で電圧検出線に接続される。

ここで、中位フィルタ群のうち、交流電圧成分Ｖ３＋Ｖ４による電流ｉ３４は、抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ３（１個）とコンデンサＣ４（１個）と抵抗器Ｒ４とを介して流れ、交流電圧成分Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５による電流ｉ２５は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２（２個）とコンデンサＣ３（２個）とコンデンサＣ４（２個）とコンデンサＣ５（２個）と抵抗器Ｒ５とを介して流れる。

アンチエイリアシングフィルタＦ３に用いる抵抗器Ｒ０〜Ｒ６の抵抗値をｒ０、コンデンサＣ１〜Ｃ５のキャパシタンスをｃ０とすると、中位フィルタ群において形成される各フィルタの時定数はｒ０ｃ０となり、上位、下位の各フィルタ群において形成されるフィルタの時定数ｒ０ｃ０と同一になる。したがって、抵抗器Ｒ０〜Ｒ６の抵抗値をすべて同一にし、コンデンサＣ１〜Ｃ５のキャパシタンスをすべて同一にした場合に、上位、中位、下位の各フィルタ群における各フィルタの周波数特性は均一になる。
本実施の形態では、コンデンサＣ１〜Ｃ６のキャパシタンス及び耐圧をすべて同一のものに統一することができるのでコスト的に有利である。

よって、組電池ＶＭ１の最上位端と最下位端とがそれぞれ集積回路Ｕ３のＶＣ０とＶＣ６とに抵抗を介さずに接続されているため、電池電圧が大きく変動しても、ＶＤＤ端子に対しＶＣ０、ＶＣ１Ａの各端子電位がＶＤＤ端子電位を上回ることはなく、同様にＶＣ５Ｂ、ＶＣ６の各端子電位がＧＮＤ端子電位を下回ることはない。

＜第４の実施の形態＞
図４は、第４の実施の形態に係る電池モジュールの電圧検出装置の構成図である。
電圧検出装置１０４における集積回路Ｕ４の入力端子を、第１の実施の形態より１つ追加して、アンチエイリアシングフィルタＦ４を上位、中位、下位の３つのフィルタ群に分割する。

図４に示すように、アンチエイリアシングフィルタＦ４の入力端側端子Ｆｉ１から出力端側端子に向かって、電圧検出線を二つに分岐し、分岐した電圧検出線の出力端側端子をＦｏ１Ａ及びＦｏ１Ｂとする。さらに、入力端側端子Ｆｉ４から出力端側端子に向かって、電圧検出線を二つに分岐し、分岐した電圧検出線の出力端側端子をＦｏ４Ａ及びＦｏ４Ｂとする。そして、出力端側端子Ｆｏ１Ａ及びＦｏ１Ｂをそれぞれ集積回路Ｕ４の入力端子ＶＣ１Ａ及びＶＣ１Ｂへ、出力端側端子Ｆｏ４Ａ及びＦｏ４Ｂをそれぞれ集積回路Ｕ４のＶＣ４Ａ及びＶＣ４Ｂに接続する。

入力端側端子Ｆｉ０、Ｆｉ１と、出力端側端子Ｆｏ０、Ｆｏ１Ａとの間で形成されるフィルタ群を上位フィルタ群とし、入力端側端子Ｆｉ１、Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４と、出力端側端子Ｆｏ１Ｂ、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４Ａとの間で形成されるフィルタ群を中位フィルタ群とし、入力端側端子Ｆｉ４、Ｆｉ５、Ｆｉ６と、出力端側端子Ｆｏ４Ｂ、Ｆｏ５、Ｆｏ６との間で形成されるフィルタ群を下位フィルタ群とする。

本実施の形態におけるアンチエイリアシングフィルタＦ４は、図４に示すように、７個の抵抗器Ｒ０、Ｒ１、・・・、Ｒ６と、５個のコンデンサＣ１、・・・、Ｃ５とを備える。上位フィルタ群における抵抗器Ｒ０は、入力端側端子Ｆｉ１と、出力端側端子Ｆｏ１Ａとの間に接続される。中位フィルタ群における抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、入力端側端子Ｆｉ１、Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４と、出力端側端子Ｆｏ１Ｂ、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４Ａとの間にそれぞれ接続される。下位フィルタ群における抵抗器Ｒ５、Ｒ６は、入力端側端子Ｆｉ５、Ｆｉ６と、出力端側端子Ｆｏ５、Ｆｏ６との間にそれぞれ接続される。

中位フィルタ群におけるコンデンサＣ２の一端は抵抗器Ｒ２と出力端側端子Ｆｏ２との間で電圧検出線に接続され、他端は抵抗器Ｒ３と、出力端側端子Ｆｏ３との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ３の一端は抵抗器Ｒ１と出力端側端子Ｆｏ１Ｂとの間の電圧検出線に接続され、他端は抵抗器Ｒ４と、出力端側端子Ｆｏ４Ａとの間の電圧検出線に接続される。

下位フィルタ群におけるコンデンサＣ４、Ｃ５の一端は入力端側端子Ｆｉ６と出力端側端子Ｆｏ６との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ４の他端は、抵抗器Ｒ５と出力端側端子Ｆｏ４Ｂとの間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ５の他端は、抵抗器Ｒ６と出力端側端子Ｆｏ５との間の電圧検出線に接続される。

ここで、中位フィルタ群のうち、交流電圧成分Ｖ３による電流ｉ３は、抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ３とを介して流れ、交流電圧成分Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４による電流ｉ２４は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ３と抵抗器Ｒ４とを介して流れる。

アンチエイリアシングフィルタＦ４に用いる抵抗器Ｒ０〜Ｒ６の抵抗値をｒ０、コンデンサＣ１〜Ｃ５のキャパシタシタンスをｃ０とすると、中位フィルタ群において形成される各フィルタの時定数は２ｒ０ｃ０となり、上位、下位の各フィルタ群において形成されるフィルタの時定数ｒ０ｃ０の２倍になる。

つまり、抵抗器Ｒ０〜Ｒ６の抵抗値をすべてｒ０にした場合は、コンデンサＣ１、Ｃ４、Ｃ５のキャパシタンスをｃ０とし、Ｃ２とＣ３のキャパシタンスを１／２ｃ０にした場合に、上位、中位、下位の各フィルタ群において形成されるフィルタの周波数特性が均一になる。または、コンデンサＣ１〜Ｃ５のキャパシタンスをすべてｃ０にした場合は、抵抗器Ｒ０、Ｒ５、Ｒ６の抵抗値をｒ０とし、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を１／２ｒ０とした場合に、上位、中位、下位の各フィルタ群におけるフィルタの周波数特性は均一になる。

よって、組電池ＶＭ１の最上位端と最下位端とがそれぞれ集積回路Ｕ３のＶＣ０とＶＣ６とに抵抗を介さずに接続されているため、電池電圧が大きく変動しても、ＶＤＤ端子に対しＶＣ０、ＶＣ１Ａの各端子電位がＶＤＤ端子電位を上回ることはなく、同様にＶＣ４Ｂ、ＶＣ５Ｂ、ＶＣ６の各端子電位がＧＮＤ端子電位を下回ることはない。

＜第５の実施の形態＞
図５は、第５の実施の形態に係る電池モジュールの電圧検出装置の構成図である。
電圧検出装置１０５における集積回路Ｕ５の入力端子を、第１の実施の形態より１つ追加して、アンチエイリアシングフィルタＦ５を上位、中位、下位の３つのフィルタ群に分割する。

本実施の形態におけるアンチエイリアシングフィルタＦ５は、図５に示すように、７個の抵抗器Ｒ０、Ｒ１、・・・、Ｒ６と、７個のコンデンサＣ１、・・・、Ｃ７とを備える。上位フィルタ群における抵抗器Ｒ０は、入力端側端子Ｆｉ１と、出力端側端子Ｆｏ１Ａとの間に接続される。中位フィルタ群における抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ入力端側端子Ｆｉ１、Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４と、出力端側端子Ｆｏ１Ｂ、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４Ａとの間にそれぞれ接続される。下位フィルタ群における抵抗器Ｒ５、Ｒ６は、入力端側端子Ｆｉ４、Ｆｉ５と、出力端側端子Ｆｏ４Ｂ、Ｆｏ５との間にそれぞれ接続される。

中位フィルタ群におけるコンデンサＣ２、Ｃ３の一端は抵抗器Ｒ１と出力端側端子Ｆｏ１Ｂとの間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ２の他端は抵抗器Ｒ３と出力端側端子Ｆｏ３との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ３の他端は抵抗器Ｒ２と出力端側端子Ｆｏ２との間の電圧検出線に接続される。コンデンサＣ４、Ｃ５の一端は、抵抗器Ｒ４と出力端側端子Ｆｏ４Ａとの間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ４の他端は、抵抗器Ｒ３と出力端側端子Ｆｏ３との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ５の他端は、抵抗器Ｒ２と出力端側端子Ｆｏ２との間の電圧検出線に接続される。

ここで、中位フィルタ群のうち、交流電圧成分Ｖ２による電流ｉ２は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ３と抵抗器Ｒ２とを介して流れ、交流電圧成分Ｖ２＋Ｖ３による電流ｉ２３は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ３とを介して流れる。交流電圧成分Ｖ３＋Ｖ４による電流ｉ３４は、抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ５と抵抗器Ｒ４とを介して流れ、交流電圧成分Ｖ４による電流ｉ４は、抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ４と抵抗器Ｒ４とを介して流れる。

アンチエイリアシングフィルタＦ５に用いる抵抗器Ｒ０〜Ｒ６の抵抗値をｒ０、コンデンサＣ１〜Ｃ７のキャパシタシタンスをｃ０とすると、中位フィルタ群において形成される各フィルタの時定数は２ｒ０ｃ０となり、上位、下位の各フィルタ群において形成されるフィルタの時定数ｒ０ｃ０の２倍になる。

つまり、抵抗器Ｒ０〜Ｒ６の抵抗値をすべてｒ０にした場合は、コンデンサＣ１、Ｃ６、Ｃ７のキャパシタンスをｃ０とし、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のキャパシタンスを１／２ｃ０にした場合に、上位、中位、下位の各フィルタ群において形成されるフィルタの周波数特性が均一になる。または、コンデンサＣ１〜Ｃ７のキャパシタンスをすべてｃ０にした場合は、抵抗器Ｒ０、Ｒ５、Ｒ６の抵抗値をｒ０とし、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を１／２ｒ０とした場合に、上位、中位、下位の各フィルタ群において形成されるフィルタの周波数特性が均一になる。

よって、組電池ＶＭ１の最上位端と最下位端とがそれぞれ集積回路Ｕ３のＶＣ０とＶＣ６とに抵抗を介さずに接続されているため、電池電圧が大きく変動しても、ＶＤＤ端子に対しＶＣ０、ＶＣ１Ａの各端子電位がＶＤＤ端子電位を上回ることはなく、同様にＶＣ４Ｂ、ＶＣ５、ＶＣ６の各端子電位がＧＮＤ端子電位を下回ることはない。

＜第６の実施の形態＞
図６は、第６の実施の形態に係る電池モジュール電圧検出装置の構成図である。
電圧検出装置１０６における集積回路Ｕ６の入力端子を、第１の実施の形態より１つ追加して、アンチエイリアシングフィルタＦ６を上位、中位、下位の３つのフィルタ群に分割する。

本実施の形態では、入力端子Ｆｉ０、Ｆｉ１と、出力端子Ｆｏ０、Ｆｏ１Ａとの間で形成されるフィルタ群を上位フィルタ群とし、入力端子Ｆｉ１、Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４、Ｆｉ５と、出力端子Ｆｏ１Ｂ、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４、Ｆｏ５Ａとの間で形成されるフィルタ群を中位フィルタ群とし、入力端子Ｆｉ５、Ｆｉ６と、出力端子Ｆｏ５Ｂ、Ｆｏ６との間で形成されるフィルタ群を下位フィルタ群とする。

本実施の形態におけるアンチエイリアシングフィルタＦ６は、図６に示すように、７個の抵抗器Ｒ０、Ｒ１、・・・、Ｒ６と、６個のコンデンサＣ１、・・・、Ｃ６とを備える。上位フィルタ群における抵抗器Ｒ０は、入力端側端子Ｆｉ１と、出力端側端子Ｆｏ１Ａとの間に接続される。中位フィルタ群における抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ入力端側端子Ｆｉ１、Ｆｉ２、Ｆｉ３、Ｆｉ４、Ｆｉ５と、出力端側端子Ｆｏ１Ｂ、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４、Ｆｏ５Ａとの間にそれぞれ接続される。下位フィルタ群における抵抗器Ｒ６は、入力端側端子Ｆｉ５と、出力端側端子Ｆｏ５Ｂとの間にそれぞれ接続される。

中位フィルタ群におけるコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の一端は抵抗器Ｒ３と出力端側端子Ｆｏ３との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ２の他端は抵抗器Ｒ１と出力端側端子Ｆｏ１Ｂとの間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ３の他端は抵抗器Ｒ２と出力端側端子Ｆｏ２との間の電圧検出線に接続される。コンデンサＣ４の他端は抵抗器Ｒ４と出力端側端子Ｆｏ４との間の電圧検出線に接続され、コンデンサＣ５の他端は抵抗器Ｒ５と出力端側端子Ｆｏ５Ａとの間の電圧検出線に接続される。

下位フィルタ群におけるコンデンサＣ６の一端は入力端側端子Ｆｉ６と出力端側端子Ｆｏ６との間で電圧検出線に接続され、コンデンサＣ６の他端は、抵抗器Ｒ５と出力端側端子Ｆｏ５Ｂとの間で電圧検出線に接続される。

中位フィルタ群のうち、交流電圧成分Ｖ２＋Ｖ３による電流ｉ２３は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ３とを介して流れ、交流電圧成分Ｖ４＋Ｖ５による電流ｉ４５は、抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ５と抵抗器Ｒ５とを介して流れる。交流電圧成分Ｖ３による電流ｉ３は、抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ３と抵抗器Ｒ３とを介して流れ、交流電圧成分Ｖ４による電流ｉ４は、抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ４と抵抗器Ｒ４とを介して流れる。電流ｉ２３と電流ｉ４５は等しく、電流ｉ３と電流ｉ４は等しい関係にあり、したがって、抵抗器Ｒ３には、全く電流が流れず、抵抗器Ｒ３を導線（導体線）に置き換えることができる。

つまり、抵抗器Ｒ３を除き、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の抵抗値をすべて同一の値にし、コンデンサＣ１〜Ｃ６のキャパシタンスをすべて同一の値にした場合は、上位、中位、下位の各フィルタ群において形成されるフィルタの周波数特性が均一になる。

よって、組電池ＶＭ１の最上位端と最下位端とがそれぞれ集積回路Ｕ６のＶＣ０とＶＣ６とに抵抗を介さずに接続されているため、電池電圧が大きく変動しても、ＶＤＤ端子に対しＶＣ０、ＶＣ１Ａの各端子電位がＶＤＤ端子電位を上回ることはなく、同様にＶＣ５Ｂ、ＶＣ６の各端子電位がＧＮＤ端子電位を下回ることはない。

また、一般に、ｍ個の電池モジュールを有する組電池に対する電圧検出線の数は（ｍ＋１）個であり、この電圧検出線に直列に挿入される抵抗器はｍ個である（図７、図９参照）。これに対して、本実施の形態の特徴構成であるアンチエイリアシングフィルタでは、電池モジュールから集積回路に向かってｎ個の電圧検出線を２本に分岐する構成すること、及び、組電池ＶＭ１の最上位端と最下位端から集積回路へ向かう電圧検出線に抵抗器が接続されないこと、から抵抗器の数は（ｍ−１＋ｎ）個となる。

ＶＭ１組電池
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６電池モジュール
Ｆａ、Ｆｂ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６アンチエイリアシングフィルタ（低域炉波フィルタ回路）
Ｕａ、Ｕｂ、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６電圧検出集積回路（集積回路）
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８電圧検出装置
Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６抵抗器
Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７コンデンサ

Claims

少なくとも１つ以上のセルからなる電池モジュールがｍ（ｍは正の整数）個直列に接続された組電池の電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記電池モジュールの電圧をそれぞれ独立に検出する電圧検出集積回路と、
前記組電池における最上位の電池モジュールの正極と最下位の電池モジュールの負極とから引き出されるとともに、前記電池モジュール間の［ｍ−１］個の接続点とから引き出される電圧検出線と、
前記電圧検出線に直列に設けられる抵抗と前記電圧検出線間に設けられるコンデンサとからなる低域濾波フィルタ回路と、
を備え、
前記低域濾波フィルタ回路の入力端と出力端とを接続する前記抵抗が［ｍ−１＋ｎ］個であり、
前記電圧検出線を、それぞれ前記低域濾波フィルタ回路を介して前記電圧検出集積回路の入力端子に接続し、
前記低域濾波フィルタ回路の各入力端に接続された前記最上位の電池モジュールの正極の電圧検出線、及び、前記最下位の電池モジュールの負極の電圧検出線を除く、前記電池モジュール間の接続点から引き出される電圧検出線のうちｎ本（ｍ＞ｎ、ｎは正の整数）を、前記入力端から前記出力端に向かってそれぞれ２本に分岐し、分岐した電圧検出線を前記電圧検出集積回路の異なる入力端子にそれぞれ接続し、
前記組電池における最上位の電池モジュールの正極の電圧検出線、及び、最下位の電池モジュールの負極の電圧検出線を、前記電圧検出集積回路の入力端子に前記抵抗を介さずにそれぞれ接続し、
前記組電池における最上位の電池モジュールの正極を、前記電圧検出集積回路のＶＤＤ端子に抵抗を介さずに接続して電源電圧を供給し、
前記組電池における最下位の電池モジュールの負極を、前記電圧検出集積回路のＧＮＤ端子に抵抗を介さずに接続し、
前記低域濾波フィルタ回路は分割したフィルタ群を構成し、全ての電池モジュールに対して周波数特性を均一にするとともに、前記組電池の電池モジュールの電圧を個々に検出し、前記電圧検出集積回路における電源電圧と前記電圧検出集積回路における前記最上位の電池モジュールの正極の電圧検出線の入力端子との間で電位が逆転するのを防止すること
を特徴とする電圧検出装置。
前記低域濾波フィルタ回路の入力端と出力端とを接続する抵抗は、同一の抵抗値であること
を特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
前記低域濾波フィルタ回路を構成するコンデンサが、同一のキャパシタンスであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の電圧検出装置。